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簡析當前編碼器科技在電子中應用及新發展措施制度

來源:期刊VIP網所屬分類:應用電子技術時間:瀏覽:

  什么是編碼器,編碼器的應用有哪些在當前應該怎么處理及管理這些呢?在自動化系統中又起到了什么作用及意義呢?《科技管理研究》(半月刊)創刊于1981年,是由廣東省科學學與科技管理研究會主辦的學術刊物,經國家新聞出版署、國家科委批準,國內外公開出版發行。創刊以來,《科技管理研究》先后聘請國內外相關著名高等院校、科學院所、研究機構及政府有關科技管理部門的學者、專家和高層管理者組成編委會,他們在國內外享有較高的聲望,具有優良的科學道德,代表科技管理領域的先進水平,指導和監督本刊始終堅持科學發展觀、與時俱進地快速發展并逐步形成自己的特色。

  摘要:隨著現代技術的發展,編碼器開始向小型化、智能化以及測量更精確、適應性更強的領域發展。首先,編碼器向著體積更小的方向發展,隨著技術的發展,編碼器需要在更小的位置發揮它的作用,所以縮小編碼器的發射元件、接收元件成為必然,目前相同位數的編碼器越來越小,而且為了適應自動化控制領域的智能化、集成化的需求,發明了許多新型的編碼方式,如:矩陣式編碼方式、偽隨機碼編碼方式、游標式編碼方式等,這些新的編碼方式不僅減小了編碼器的體積,還為提高編碼器的智能化提供了很好的基礎;其次編碼器的接口向智能化發展,編碼器的接口電路通常由差分接收電路、A/D轉換器以及EPROM器件組成,將正弦信號轉換成參考脈沖信號、方波信號等,傳輸給控制系統,將接口電路模塊智能化,可以有效的提高編碼器的可靠性和獨立性,有效地防止數據傳輸誤差,保證精確度;另外,編碼器的測量準確度進一步發展,編碼器的精度通常由機械部分精度、碼盤劃分精度和信號處理電路綜合保證,采用先進的工藝手段,提高光電元件、碼盤以及電路的精度是提高編碼器精度的重要手段,從而提高車床等需要高精度軸系編碼器的測量精度。

  關鍵詞:編碼器,智能化,科技應用

  Abstract: with the development of modern technology, the encoder to miniaturization, intelligent, and measurement is more accurate and more adaptive area development. First of all, the encoder in the direction of the smaller development, with the development of technology, the encoder needs to play its role in smaller locations, so narrowing the launch of the encoder components, receiving components become inevitable, the same digit encoder are getting smaller, and in order to adapt to the demand of the automatic control in the field of intelligent, integrated, invented many new kind of coding way, such as: matrix encoding, encoding, the cursor type pseudo random code, etc., these new coding method not only reduced the volume of the encoder, also to improve the intelligence of the encoder provides a good foundation; Second encoder interface to the intelligent development, interface circuit of encoder usually received by differential circuit and A/D converter and an EPROM devices, the reference sine signal into pulse signal, square wave signals, such as transmission to the control system, intelligent interface circuit module, can effectively improve the reliability of the encoder and independence, effectively prevent data transmission error and ensure accuracy; Further development in addition, the measurement accuracy of the encoder, the precision of the encoder usually consists of mechanical parts precision and encoder comprehensive guarantee the precision and signal processing circuit, USES the advanced technological means, improve the accuracy of photoelectric element and encoder and circuit is an important means of improving precision of encoder, thus improve the lathe and so on high precision accuracy of measurement of shaft encoder.

  Keywords: encoder, intelligence, science and technology application

  1、編碼器的應用現狀

  1.1編碼器的種類及原理

  編碼器通常由光柵盤和光電檢測裝置兩部分組成,其工作原理為:光柵盤在圓板上均勻的開通固定個數的長方形孔,工作時圓盤旋轉,電子檢測裝置檢測輸出的脈沖信號,從而達到轉化變量的目的。編碼器按照信號的原理可以分為絕對值型編碼器和增量型編碼器,按照測量方式的不同可以分為行程編碼器和角度測量編碼器,下面對其進行具體的分析和闡述。

  文章通過對目前市場中常用編碼器的結構、原理、分類的闡述,對編碼器的應用現狀進行了具體的論述,并對編碼器的控制精度對編碼器的重要性進行了探討,最后對編碼器未來的發展趨勢進行了展望,為編碼器的推廣應用提供了支撐。

簡析當前編碼器科技在電子中應用及新發展措施制度

  增量型編碼器將位移變量轉換成周期性的電信號,再將這些電信號轉化成計數脈沖,用脈沖的個數表示位移的大小并傳輸給計算機。其工作過程是:在中心有軸的光電碼盤上面有環形通、暗的刻線,光電碼盤的一側有光電發射設備,另外一側有接收檢測器件,光電盤會隨著被測量的旋轉而發生變化,從而達到測量速度、旋轉方向、移動角度及相對距離的目的。增量型編碼器在使用過程中仍然有一定的缺陷,主要是因為增量型編碼器記錄初始位置要依靠計數設備的內部記憶,一旦發生斷電或者外部干擾導致脈沖丟失,編碼器的零點就會發生偏移,而且偏移量無法通過計算獲得,更無法進行自我修正,只有出現了過于明顯的錯誤結果才能知道。目前解決這種誤差問題的方法只有增加零點參考點的數目,編碼器經過每一個參考點都可以進行修正零點的位置,但在進行修正之前仍然無法保證位置的準確性,尤其在遭到持續的間歇性干擾,其錯誤的程度更大。因此,增量型編碼器目前存在著零點累計誤差、停機斷電記憶消失、開機需重新找零以及抗干擾功能較差等問題,而另一種編碼器-絕對值型編碼器都可以解決。

  在機電一體化迅速發展的今天,傳感器作為信息反饋裝置,對由計算機、信息反饋機構、執行機構所構成的開、閉環系統的控制精度有著極為重要的影響,而編碼器是將數字化信息轉化成角度、長度等可執行變量的重要工具,如通過光電轉換將傳感器測得機械幾何位移量轉換成脈沖量或數字量,旋轉編碼器將角度、轉速等物理量轉化成數字脈沖電信號。在機電一體化系統中,編碼器具有機構緊湊、安裝方便、重量輕、維護容易的特點,而且工作可靠、精度高、反應快,在自動測量以及自動控制等自動化領域得到了廣泛的應用。文章對編碼器的結構、工作原理以及應用現狀的具體論述,并對其未來發展趨勢進行了展望,為編碼器的推廣應用提供了支持。

  絕對值型編碼器的基本結構與增量型編碼器類似,由發射元件、檢測元件、固定光柵和旋轉光柵等構件組成。在編碼器工作時,旋轉光柵隨被測元件的旋轉而旋轉,發射元件發射出的平行光束射在光碼盤上,與光碼盤另一側的檢測元件相耦合。絕對值編碼器與增量型編碼器的區別在于前者有許多道光通道刻線,每一道刻線都有自己的編排碼,如2線、4線…16線編排,在讀取時每道刻度線都可以形成一組二進制編碼,總共2的n-1次方個二進制編碼,稱為n位絕對值編碼。

  絕對值編碼器采取這種多個對照的方式,避免了增量型編碼器的缺陷,可以直接輸出數字信號,在測量角度、距離等物理量時,不需要計數器,在有電氣噪聲或振動的惡劣環境下同樣可以使用,具有很強的抗干擾能力。在進行測量時,其位置取決于光碼盤的機械位置,無需記憶和參考點,也不必回到原點,不會產生累積誤差,抗干擾性和可靠性極強。絕對值型編碼器又分為單圈絕對值型編碼器和多圈絕對值型編碼器,前者旋轉一圈就會回到原點,多用于360°范圍以內的角度測量,后者增加了圈數的編碼,擴大了編碼器的測量范圍,可用于大角度或長度定位,目前已經在許多工控定位中應用。

  1.2編碼器的應用

  編碼器在工程實際應用中,通常有檢測自動化系統中電機轉速、設備運行位置和行程的作用,按用途可分為測速編碼器和行程編碼器兩種。目前編碼器主要應用以下領域:(1)機床。機床在工作過程中的X、Y軸給電機的控制,刀架的換刀、對刀,主軸旋轉等都需要使用編碼器;(2)電梯。電梯的速度調節和轎廂的位置控制都需要很精準的信號,編碼器可以在電梯控制上提供可靠精準的位置信號和速度信號,完成電梯的正常運轉;(3)風力發電領域。風電是目前發展最快的可再生資源,編碼器主要用于發電機和變槳和偏航系統的測速、角度位移,同時用于檢測風速,保證發電機的最大電力輸出,是編碼器未來最大的市場;(4)工業自動化控制生產線領域。工廠的自動化生產線需要精確的速度和方向信息保證電機正常運行;(5)工程機械領域。大型工程機械對可靠的速度和位置檢測的需求越來越高,尤其在重型車輛行業,編碼器廣泛用于電子轉向助力系統、車輛速度檢測器以及混合動力汽車;(6)石油天然氣行業。石油天然氣行業是高危行業,需要較高可靠性、較好密封性的高標準編碼器,主要用于鉆臺電機、轉臺和污泥泵的測速,如加油機上的編碼器用于測流量、計量加油量;(7)矢量電機和伺服電機。矢量電機和伺服電機可以在很寬的范圍內進行速度、轉矩以及位置控制都要依賴電機輸出軸上的編碼器;(8)機器人領域。機器人的每個關節都需要精確的控制,以保證整個機器人的協調運動或行走,所以每個關節都需要一個編碼器進行協調控制。

  文章對編碼器的原理和分類進行了詳細的論述,并對編碼器在機床、電梯、自動化控制、新能源開發等領域的應用現狀進行了具體的分析,最后對編碼器小型化、智能化的發展趨勢進行了探討,為編碼器的推廣應用和進一步發展提供了有力的支持。

  除了以上領域是編碼器的主要應用領域外,編碼器還廣泛應用于造紙、印刷、冶金、天文等傳統領域,具有非常廣泛的應用范圍和長遠的應用前景。

  除此之外,編碼器的發展還向使用網絡化的信號傳輸、可編程編碼器技術、電磁兼容技術等方向迅速發展。編碼器是一種集光、電、機械技術為一體、具有廣泛用途的傳感器,隨著關鍵技術的突破和科學的迅猛發展,編碼器技術必將越來越完善,產品應用也越來越廣泛。

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